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Une éolienne à axe vertical -4-

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  • En attendant de pouvoir travailler à nouveau sur le modèle taille réelle, j'ai réalisé une maquette, histoire de m'amuser un peu et de projeter plus facilement la mise en œuvre de solutions techniques sur l'éolienne tonneau.

Et j'ai bien fait, car j'ai commis quelques erreurs en fabriquant la maquette, m'apercevant alors que les plans n'était pas très clair, notamment car certaines vues que je pensais être de dessus, était en fait une vue de dessous (Figures 1 et 6).
Ça m'évitera de commettre ces erreurs sur le tonneau !

  • Je vous présente donc ici le modèle corrigé et définitif de ma « Maquette de l'éolienne verticale à vitesse constante », téléchargeable ici, et disponible en annexe de ce billet.

La maquette s'articule autour d'une boite de conserve de 10 cm de diamètre et de quelques pièces imprimées 3D que je me suis attaché à modéliser avec Sketchup.

Vous aurez donc besoins des éléments suivants :
fig1-print.jpg

1 boite de conserve de 10 cm de diamètre.
1 gabarit de découpe et de perçage.
1 kit de pièces imprimées Eolienne-Darrieus05.stl
1 kit imprimé Gears ou Poulies au choix.
1 trombone.
1 petit moteur.
1 LED.
1 petit élastique (de ressort).
1 grand Élastique (si utilisation des poulies).
10 boulons de 2 mm de diamètre et 10 mm de long.
1 boulon de 2 mm de diamètre et de 18 mm de long.
11 boulons de 2 mm de diamètre et 5 mm de long.
2 rondelles de 2 mm ou 3 mm de diamètre interne.
1 tige lisse de 4 mm de diamètre et 18 cm de long.
1 tige de fer plat de 32 cm de long, 10 mm de large pour 2 mm d'épaisseur.
du vernis bloqueur ou du frein filet pour les vis.

  • Niveau outillage, pas besoin de grand chose, de quoi découper et percer.

Concernant la boite de conserve, celle-ci doit être à l'ancienne mode, c'est à dire sans système d'ouverture facile.
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Usinage des ailes :

  • Il ne faut pas ouvrir la boite avec un ouvre-boite car on a besoin de conserver les rebords du couvercle intacts. La première des choses à faire, c'est de pointer les trous de perçage à l'aide d'un marteau et d'un pointeur, à défaut un clou ou une vis.

Puis de reporter les traits de coupe sur la boite, avec un feutre et une équerre.
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  • Maintenant qu'on a nos marques, on peut percer le milieu de la boite, à l'aide d'un marteau et d'un tournevis. La tôle étant très fine, il est aisé d'élargir le trou avec des ciseaux et d'écarter tout ça avec une pince, le but étant ici de récupérer le manger dedans ^^;

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  • Voilà une fois la boite vidée, vue de dessus et vue de dessous.

Les trous ont été percés à 2 mm de diamètres, il est temps de découper les ailes de l'éoliennes, à l'aide de la scie à métaux et des ciseaux.
Ensuite il faudra prendre le soin d'ébavurer à la lime tous les rebords pour ne pas se blesser avec les arrêtes souvent tranchantes du métal.
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Assemblage du kit :

  • Voici avec les ailes métallique, toutes les pièces imprimées dont nous aurons besoins…

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dsc00960.jpg À noter que j'ai abandonné la poulie, qui voyait des problèmes de réglage de la tension de la courroie trop complexes à gérer, et qui mal réglée freinait donc un peu trop le mécanisme de rotation.
Laissé tombé aussi la roue dentée droite évidée, ne voyant pas trop comment la mettre en œuvre facilement.
J'ai écarté aussi le moteur de jouet qui ne fournissait pas d'énergie à faible vitesse, au profit d'un moteur de Lecteur CD-Rom, que voici avec son support imprimé.

  • L'assemblage mécanique est relativement simple; Il suffit d'insérer les écrous dans leurs logements, et de visser les pièces ensemble, sans trop serrer, puisque les pièces doivent pouvoir pivoter librement entres-elles, c'est en effet le vernis frein filet qui assurera le blocage des vis !

Ici nous avons donc le mécanisme d'articulation des ailes.
Les tiges de trombone sont rentrés à force dans le trou prévu puis recourbées et chauffées au briquet afin d'être incluses superficiellement dans la croix :
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  • Voici la croix à l'intérieur, sur le haut des ailes :

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  • Le mécanisme d'articulation fixé à l'intérieur sur le bas des ailes, puis la croix du bas à l'extérieur.

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  • L'élastique de rappel est en place, j'ai tenté des photos du mécanisme dans diverses positions des ailes.

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  • Pour le socle j'ai utilisé du contre-plaqué de récup.

La potence est donc usinée dans la tige de fer plat, pliée deux fois à 90° sur 9 cm de long, à l'aide d'un étaux et d'un marteau.
Deux trous de 4 mm ont été percés à ces extrémités pour permettre le passage de la tige lisse.
Deux autres trous on été percés pour fixation de la potence au mât.
À noter que la tige lisse a été poncée pour éliminer les aspérités de son aspect brut, et assurer une rotation optimale.
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  • Voilà pour la fabrication du rotor de l'éolienne,

Reste à serrer les vis centrales des croix pour les solidariser à la tige :
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Produire de l'énergie :

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  • Comme je disais donc, j'ai pris le moteur de chargement de tiroir d'un vieux lecteur CD-Rom, celui qu'on trouve au bord du boîtier.

IMG_0134.jpg


Il produit de l'énergie à très faible vitesse et n'offre pas beaucoup de résistance à la rotation, ce qui est idéal dans le cas présent. En annexe, j'ai déposé la fiche technique du moteur.

On utilisera ici les rondelles pour fixer le support du moteur, à l'aide des vis de 2 mm.

J'ai donc percé deux nouveaux trous de 2 mm dans la potence.

  • La fixation du support de moteur étant assurée par un long ovale, on pourra alors régler précisément la position longitudinale du moteur.

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  • Enfin il suffit de connecter la LED, que j'ai placé avec un trou pratiqué dans le mât :

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Démonstration :

  • Voualàààà :)

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Je rappelle que le principe de cette éolienne est de voir ses ailes articulées se fermer par la force centripète à mesure que la vitesse de rotation accélère.
L'élastique assure la fonction de ressort de rappel permettant de rouvrir les ailes lorsque la vitesse (la force du vent donc) se réduit, assurant alors une prise au vent plus importante.
Ainsi la vitesse de rotation est régulée et l'éolienne ne devrait pas s'emballer.

  • Une petite vidéo pour illustrer tout ça :



À suivre…

Commentaires

1. Le vendredi, 1 janvier 2016, 21:10 par Commender

Vraiment pas mal cette maquette, c'est pédagogique et ça fait une super illustration du principe et du modèle fini.
Hâte de voir la version grandeur nature ^^

2. Le dimanche, 3 janvier 2016, 10:38 par genma

Super de revoir les étapes de la construction de la maquette que j'ai eu la chance de voir en vrai, finalisée et fonctionnelle. Merci pour ce tuto. Encore une fois du bon boulot :-)

3. Le lundi, 4 janvier 2016, 13:19 par charles

Bonjour,
Tres bon tuto.
je souhaiterais savoir s'il est possible d'utiliser ce système comme anémomètre.
L'axe se met il en mouvement avec un vent léger ?
Merci

4. Le mercredi, 10 février 2016, 19:11 par vessiel

Salut
Vraiment cool ta maquette.
l'idée de l'éolienne vertical est vraiment sympa je trouve, car ça supprime un axe de rotation (pour être face au vent), ce qui rend le système plus solide, je comprend pas que les industrielle développe pas plus ça...
par contre dans ta conception, pour passer au tonneau, c'est tout a fait faisable (et sûrement déjà fait d'ailleurs, mais y'a un petit point qui me semble améliorable a mon sens.
je m'explique ^^
est-il envisageable que les 2 système en X (le bleu et le jaune soit inverser?, c'est à dire que le système avec l'élastique de rappelle soit à l'extérieur?
plus simple pour le mettre en tension (et prendre des photos), mais surtout, pour un passage à plus grande échelle, de pouvoir utiliser un système à ressort boudin en extension, réglable avec une vis (reglage de la tension au repos).
je sais pas si vous voyez ce que je veux dire?
ainsi, on peu régler la vitesse à laquelle l'éolienne se rétracte, et ce même si elle tourne.

5. Le dimanche, 14 février 2016, 14:21 par Makoto

Merci à tous !

@charles, Elle tourne par vent léger, mais ne sera jamais aussi sensible qu'un anémomètre.

@vessiel, Le système de rappel peut en effet être disposé où on le souhaite, j'en ai vu qui le mettaient au centre et pas en bas comme je l'ai fait, il me semble possible de le placer à l'extérieur.
Avec une tension du ressort réglable, on peut réguler la vitesse maximale de l'éolienne, quant à le faire quand elle tourne, je n'en vois pas trop l’intérêt, mais pourquoi pas.

6. Le dimanche, 14 février 2016, 21:52 par vessiel

juste pour régler la vitesse max de manière empirique, si ça vibre trop et quel ça bouge trop par grand vent, bin tu réduit la vitesse XD

7. Le jeudi, 14 avril 2016, 21:37 par nisrine

Bonjour waw c'est majique svp je dois faire cette eolienne pour mon pfe et je suis vraimant dans la ***** aidez moi svp enfait je n'ai pas d'imprimante 3D repondez moi svp Mercco et bravo pour votre travail

8. Le samedi, 16 avril 2016, 11:43 par Makoto

L'imprimante 3D n'est pas indispensable… ;)
http://burogu.makotoworkshop.org/in...

9. Le jeudi, 19 mai 2016, 09:38 par Datawolf

Beau boulot.
Un truc m'échappe : les 4 pales ne sont pas solidaires ? et pourtant on n'a qu'un seul ressort de rappel ?
Autre chose : quelle est l'échelle de cette maquette ?

10. Le jeudi, 19 mai 2016, 11:47 par Makoto

Merci ^^
Les 4 pâles sont bien solidaire de leurs croix bleu, avec une vis qui permet leur rotation. Ces deux croix sont fixée sur la tige de rotation grâce à une vis de serrage.
La croix jaune articulée est mobile autour de la tige de rotation. Les bras articulés jaunes sont solidaire des pâles, avec une vis qui permet leur rotation.
Pour la maquette un seul ressort de rappel est suffisant, tellement la structure est légère.
D'échelle il n'y a pas vraiment, tant que la boite de conserve fait 10 cm de diamètre, le kit imprimé tel quel fera l'affaire, sinon les sources sont là pour être modifié aux besoins.
Pour un modèle taille réelle, il faut juste suivre le principe de construction, la taille de l'éolienne se déterminant pas rapport aux contraintes des matériaux choisis.

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